【ITK库学习】使用itk库进行图像滤波ImageFilter:几何变换:翻转、重采样

本文主要是介绍【ITK库学习】使用itk库进行图像滤波ImageFilter:几何变换:翻转、重采样,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

  • 1、itkFlipImageFilter 图像翻转滤波器
  • 2、itkResampleImageFilter 重采样图像滤波器

1、itkFlipImageFilter 图像翻转滤波器

该类的主要功能是使输入数据在用户指定的轴上进行翻转。

翻转轴通过函数SetFlipAxes(array) 设置,其中输入是FixArray<bool,ImageDimension>。 图像在 array[i] 为 true 的轴上翻转。

就网格坐标而言,图像在输入图像的最大可能区域内翻转,因此,输出图像的 LargestPossibleRegion与输入图像相同。

就几何坐标而言,输出原点是图像相对于坐标轴翻转的。

常用的成员函数

  • Set/GetFlipAxes():设置/获取要翻转的轴, 图像沿着array[i]为true的轴翻转,默认为 false
  • Set/GetFlipAboutOrigin():设置/获取计算的输出原点,如果FlipAboutOrigin为“On”,则翻转将围绕轴的原点发生,如为“false”则翻转将围绕轴的中心发生,默认为“On”
  • FlipAboutOriginOn/Off():同上

示例代码

#include "itkImage.h"
#include "itkFlipImageFilter.h"typedef itk::Image<short, 3> ShortImageType;bool flipImageFilter(ShortImageType* image, ShortImageType* outImage)
{typename FlipFilterType::FlipAxesArrayType flipArray;flipArray[0] = true;      //沿x轴翻转flipArray[1] = false;flipArray[2] = false;typedef itk::FlipImageFilter<ShortImageType>  FlipFilterType;typename FlipFilterType::Pointer flipFilter = FlipFilterType::New();flipFilter->SetInput(image);flipFilter->SetFlipAxes(flipArray);flipFilter->SetFlipAboutOrigin(false);   //On:围绕圆点进行翻转,false:围绕轴中心进行翻转,默认为“On”//flipFilter->FlipAboutOriginOn();       //与SetFlipAboutOrigin功能一样//flipFilter->FlipAboutOriginOff();try{flipFilter->Update();}catch (itk::ExceptionObject& ex){//读取过程发生错误std::cerr << "Error: " << ex << std::endl;return false;}outImage = flipFilter->GetOutput();return true;
}

2、itkResampleImageFilter 重采样图像滤波器

该类通过坐标变换对图像进行重新采样,并通过插值函数对图像进行插值

该类是根据输入和输出图像的类型进行模板化的,

请注意,插值器函数的选择可能很重要,该函数通过**SetInterpolator()**进行设置。 默认为 LinearInterpolateImageFunction<InputImageType, TInterpolatorPrecisionType>,这对于普通医学图像来说是合理的。 然而,一些合成图像的像素是从有限的指定集合中提取的, 比如一个掩模,它指示将大脑分割成少量的组织类型,对于这样的图像,一般不在不同的像素值之间进行插值,NearestNeighborInterpolateImageFunction<InputImageType, TCoordRep> 会是更好的选择。

如果样本是从图像域外部获取的,则默认行为是使用默认像素值。 如果需要不同的行为,可以使用 SetExtrapolator() 设置外推器函数

应设置输出图像的输出信息(间距、大小和方向),该信息具有单位间距、零原点和同一方向的正常默认值,输出信息可以从参考图像获取;如果提供了参考图像并且UseReferenceImage 为“On”,则将使用参考图像的间距、原点和方向。重采样是在空间坐标中执行,而不是像素/网格坐标。

由于此过滤器生成的图像与其输入的大小不同,因此它需要重写ProcessObject中定义的多个方法,以便正确管理管道执行模型。 特别是,此过滤器重写 ProcessObject::GenerateInputRequestedRegion() 和 ProcessObject::GenerateOutputInformation()。

此过滤器亦可实现多线程过滤器,使用DynamicThreadedGenerateData() 方法来实现。

常用的成员函数

  • Set/GetInterpolator():设置/获取插值器函数,默认值为 LinearInterpolateImageFunction,其他选项:NearestNeighborInterpolateImageFunction(对于二进制蒙版和其他具有少量可能像素值的图像很有用)和 BSplineInterpolateImageFunction(提供更高阶的插值)
  • SetExtrapolator():设置/获取外推器函数,默认值为 DefaultPixelValue,其他选项:NearestNeighborExtrapolateImageFunction
  • SetDefaultPixelValue():当设置/获取变换后的像素位于图像外部的像素值,默认为 0
  • GetOutputStartIndex():获取输出最大可能区域的起始索引
  • Set/GetSize():设置/获取输出图像的大小
  • Set/GetOutputDirection():设置/获取输出方向余弦矩阵
  • Set/GetOutputOrigin():设置/获取输出图像的原点
  • Set/GetOutputSpacing():设置/获取输出图像的像素间距
  • SetOutputParametersFromImage():根据此图像设置输出参数的辅助方法
  • Set/GetTransformInput():设置/获取用于重采样的坐标变换,注意,这必须在物理坐标中,并且它是输出到输入的变换,默认情况下,过滤器使用身份转换,如果不想使用默认的Identity转换,则在尝试运行过滤器之前,必须在此处提供不同的转换
  • UseReferenceImageOn/Off():打开/关闭是否应使用指定的参考图像来定义输出信息
  • Set/GetUseReferenceImage():同上true:On,false:Off
  • Set/GetReferenceImage():设置用于定义输出信息的参考图像,默认情况下,输出信息通过 SetOutputSpacing、SetOutputOrigin 和 SetOutputDirection 或 SetOutputParametersFromImage 方法指定,此方法可用于指定要从中复制像素信息的图像,必须设置UseReferenceImageOn才能使用参考图像

坐标变换
恒等变换:输出图像点(x,y,x)的像素值 = 输入图像点(x,y,z)的像素值,点坐标均为同一个空间坐标。

非恒等:当输入输出图像的原点Orign和间距Space相同时,从输出空间到输入空间的点映射,(-30,-50,-10)的变换,指输出图像点(x,y,x)的像素值=输入图像点(x-30,y-50,z-10)的像素值。

恒等变换计算公式

输出图像参数:
原点 orignOut = {orignOut0,orignOut1,orignOut2}
间距 spaceOut = {spaceOut0,spaceOut1,spaceOut2}
尺寸大小 size= {sizeOut0,sizeOut1,sizeOut2}

输出图像参数:
原点 orignIn = {orignIn0,orignIn1,orignIn2}
间距 spaceIn={spaceIn0,space1In,spaceIn2}
尺寸大小sizeIn ={sizeIn0,sizeIn1,sizeIn2}

求像素值:
输出图像点I[3] = {X, Y, Z}的像素将于空间坐标点 P 相关联

P 的坐标值:P[3] = {X*spaceOut0+orignOut0, Y*spaceOut1+orignOut1, Z*spaceOut2+orignOut2}

P 点在输入图像对应的点 Q 坐标值为:Q[3] = {(P[0]-orignIn0)/spaceIn0, (P[1]-orignIn1)/spaceIn1, (P[1]-orignIn1)/spaceIn1}

如果Q不是整数坐标,那么输出图像点 I 的像素值 = 输入图像中围绕非整数标记 Q 插入值来计算的。

示例代码

#include "itkImage.h"
#include "itkAffineTransform.h"
#include "itkNearestNeighborInterpolateImageFunction.h"
#include "itkResampleImageFilter.h"typedef itk::Image<short, 3> ShortImageType;
typedef itk::Image<float, 3> FloatImageType;bool resampleImageFilter(ShortImageType* image, FloatImageType* outImage)
{double space[3] = { 1,1,1 };double origin[3] = { 0,0,0 };ShortImageType::SizeType size = { 300,300,300 };typedef itk::ResampleImageFilter<ShortImageType, FloatImageType>  ResampleFilterType;typename ResampleFilterType::Pointer resampleFilter = ResampleFilterType::New();resampleFilter->SetInput(image);//使用用来表示空间坐标类型和图像维度来定义变换类型,默认的设置变换参数来表示恒等变换typedef itk::AffineTransform<double, 3> TransformType;typename TransformType::Pointer transform = TransformType::New();//typename TransformType::OutputVectorType translation;//translation[0] = -30;//translation[1] = -50;//translation[2] = -10;//transform->Translate(translation);transform->SetIdentity();resampleFilter->SetTransform(transform);    //使用用来表示空间坐标类型和图像类型来定义校对机类型typedef itk::NearestNeighborInterpolateImageFunction<ShortImageType, double> NNInterpolateType;typename NNInterpolateType::Pointer interpolate = NNInterpolateType::New();resampleFilter->SetInterpolator(interpolate);//输出参数设置resampleFilter->SetDefaultPixelValue(0);resampleFilter->SetOutputSpacing(space);resampleFilter->SetOutputOrigin(origin);resampleFilter->SetSize(size);try{resampleFilter->Update();}catch (itk::ExceptionObject& ex){//读取过程发生错误std::cerr << "Error: " << ex << std::endl;return false;}outImage = resampleFilter->GetOutput();return true;
}

旋转图像

旋转是围绕物理坐标的原点而不是图像原点也不是图像中心执行的。

旋转步骤:
(1)将图像原点移动到坐标系的原点,可以通过使用与图像原点相反的值来完成变换;
(2)设置旋转角度,可以用itk::AffineTransform实现,如果变换的当前更新需要预构成或后构成当前转换内容,那么就需要第二个bool变量指定,false:旋转需要应用在当前变换内容之后;
(3)将图像原点转变为它原来的位置。

    typedef itk::AffineTransform<double, 3> TransformType;typename TransformType::Pointer transform = TransformType::New();//第一步const double imageCenter[3] = { origin[0] + space[0] * size[0] / 2,origin[1] + space[1] * size[1] / 2,origin[2] + space[2] * size[2] / 2};typename TransformType::OutputVectorType translation1;translation1[0] = -imageCenter[0];translation1[1] = -imageCenter[1];translation1[2] = -imageCenter[2];transform->Translate(translation1);//第二步const double rotateAngle = 30;   //旋转角度const double degree = atan(1.0) / 45;const double angle = rotateAngle * degree;transform->Rotate3D(-angle, false);//第三步typename TransformType::OutputVectorType translation2;translation2[0] = imageCenter[0];translation2[1] = imageCenter[1];translation2[2] = imageCenter[2];transform->Translate(translation2,false);resampleFilter->SetTransform(transform);    

这篇关于【ITK库学习】使用itk库进行图像滤波ImageFilter:几何变换:翻转、重采样的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/486126

相关文章

springboot security快速使用示例详解

《springbootsecurity快速使用示例详解》:本文主要介绍springbootsecurity快速使用示例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝... 目录创www.chinasem.cn建spring boot项目生成脚手架配置依赖接口示例代码项目结构启用s

Python如何使用__slots__实现节省内存和性能优化

《Python如何使用__slots__实现节省内存和性能优化》你有想过,一个小小的__slots__能让你的Python类内存消耗直接减半吗,没错,今天咱们要聊的就是这个让人眼前一亮的技巧,感兴趣的... 目录背景:内存吃得满满的类__slots__:你的内存管理小助手举个大概的例子:看看效果如何?1.

java中使用POI生成Excel并导出过程

《java中使用POI生成Excel并导出过程》:本文主要介绍java中使用POI生成Excel并导出过程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录需求说明及实现方式需求完成通用代码版本1版本2结果展示type参数为atype参数为b总结注:本文章中代码均为

Spring Boot3虚拟线程的使用步骤详解

《SpringBoot3虚拟线程的使用步骤详解》虚拟线程是Java19中引入的一个新特性,旨在通过简化线程管理来提升应用程序的并发性能,:本文主要介绍SpringBoot3虚拟线程的使用步骤,... 目录问题根源分析解决方案验证验证实验实验1:未启用keep-alive实验2:启用keep-alive扩展建

使用Java实现通用树形结构构建工具类

《使用Java实现通用树形结构构建工具类》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Java实现通用树形结构构建工具类,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录完整代码一、设计思想与核心功能二、核心实现原理1. 数据结构准备阶段2. 循环依赖检测算法3. 树形结构构建4. 搜索子

基于Flask框架添加多个AI模型的API并进行交互

《基于Flask框架添加多个AI模型的API并进行交互》:本文主要介绍如何基于Flask框架开发AI模型API管理系统,允许用户添加、删除不同AI模型的API密钥,感兴趣的可以了解下... 目录1. 概述2. 后端代码说明2.1 依赖库导入2.2 应用初始化2.3 API 存储字典2.4 路由函数2.5 应

GORM中Model和Table的区别及使用

《GORM中Model和Table的区别及使用》Model和Table是两种与数据库表交互的核心方法,但它们的用途和行为存在著差异,本文主要介绍了GORM中Model和Table的区别及使用,具有一... 目录1. Model 的作用与特点1.1 核心用途1.2 行为特点1.3 示例China编程代码2. Tab

SpringBoot使用OkHttp完成高效网络请求详解

《SpringBoot使用OkHttp完成高效网络请求详解》OkHttp是一个高效的HTTP客户端,支持同步和异步请求,且具备自动处理cookie、缓存和连接池等高级功能,下面我们来看看SpringB... 目录一、OkHttp 简介二、在 Spring Boot 中集成 OkHttp三、封装 OkHttp

使用Python实现获取网页指定内容

《使用Python实现获取网页指定内容》在当今互联网时代,网页数据抓取是一项非常重要的技能,本文将带你从零开始学习如何使用Python获取网页中的指定内容,希望对大家有所帮助... 目录引言1. 网页抓取的基本概念2. python中的网页抓取库3. 安装必要的库4. 发送HTTP请求并获取网页内容5. 解

使用Python实现网络设备配置备份与恢复

《使用Python实现网络设备配置备份与恢复》网络设备配置备份与恢复在网络安全管理中起着至关重要的作用,本文为大家介绍了如何通过Python实现网络设备配置备份与恢复,需要的可以参考下... 目录一、网络设备配置备份与恢复的概念与重要性二、网络设备配置备份与恢复的分类三、python网络设备配置备份与恢复实